一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料科学领域，旨在提供一种一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料及其制备方法。是在陶瓷基料Sr

【技术实现步骤摘要】
一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着5G移动通信、卫星通信、无线网络、蓝牙等技术的快速发展，微波器件正超着小型化、高频化和轻量化方向发展，对微波介质陶瓷材料提出了更高要求:介电常数系列化，以满足不同通信频段需求；品质因数Q×f值越高越好，以减少器件损耗；烧结温度越低越好，便于微结构控制和节能；频率温度系数可控可调。铈酸锶Sr2CeO4具有极高的品质因数和适中的介电常数，引起广泛关注。但不足之处在于，铈酸锶体系烧结温度较高(1400℃)，晶相结构不稳定，限制了其实际应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有材料体系及技术的不足，提供一种烧结温度低、晶相结构稳定的高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法。为解决技术问题，本专利技术提供的解决方案是：提供一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料，是在陶瓷基料中掺杂复合助剂，以降低烧结温度至875～1100℃；其中，陶瓷基料的化学式为Sr2CeO4，复合助剂的化学式为Li2CO3-Bi2O3；该介质陶瓷材料的化学表达式为：(100-a)wt％Sr2CeO4+awt％Li2CO3-Bi2O3其中，0﹤a≤4，Li2CO3:Bi2O3的质量比＝x:y＝0.25～4。本专利技术进一步提供了前述介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按SrCO3:CeO2的摩尔比＝2:1称取原料SrCO3和CeO2粉末，球磨混料4h；在1150℃下预烧4h后，进行二次球磨获得Sr2CeO4陶瓷基料；(2)按Sr2CeO4与Li2CO3-Bi2O3的质量比为(100-a):a，Li2CO3-Bi2O3中的Li2CO3和Bi2O3质量比例为x:y＝0.25～4取原料Li2CO3和Bi2O3粉末；将Sr2CeO4陶瓷基料、Li2CO3和Bi2O3粉末进行球磨混料，然后干燥；(3)将步骤(2)制得的混合粉料加入聚乙烯醇溶液中，混合均匀；在120MPa压强下进行压制，制备出圆柱状坯体；(4)将步骤(3)中得到的坯体在875-1100℃条件下烧结4h，制得高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料。本专利技术中，所述步骤(1)中，球磨混料是在乙醇浸润条件下进行的。本专利技术中，所述步骤(3)中，聚乙烯醇溶液的质量分数为15％，混合粉料占聚乙烯醇溶液质量百分比为8％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术的微波介质陶瓷中，以高Q×f值铈酸锶Sr2CeO4为陶瓷基料，通过掺杂Li2CO3-Bi2O3复合助剂，在烧结过程中Li2CO3和Bi2O3产生液相，浸润陶瓷颗粒，促进了烧结传质过程，从而显著降低了Sr2CeO4陶瓷的烧结温度。纯Sr2CeO4烧结温度范围为1300-1400℃；本专利技术通过添加Li2CO3-Bi2O3，使烧结温度范围降为875-1100℃。2、本专利技术通过降低Sr2CeO4陶瓷的烧结温度，避免陶瓷晶粒异常长大，并保持陶瓷晶体结构稳定性和优异的微波介电性能。本专利技术的微波介质陶瓷材料的介电常数13.5-14.5、Q×f值69000-100000GHz，频率温度系数-60ppm/℃～-70ppm/℃。3、本专利技术制备工艺简单、成本低、重复性较好，适用于大规模生产，在滤波器、天线、介质基片等微波元器件领域具有广阔的应用前景。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1.按摩尔比SrCO3:CeO2＝2:1称取原料SrCO3和CeO2，在乙醇浸润条件下进行球磨混料4h；烘干后在1150℃下预烧4h，制得Sr2CeO4备用。2.按总质量比为Sr2CeO4:Li2CO3-Bi2O3＝100-a:a准备原料，其中按不同的Li2CO3-Bi2O3成分可以将总成分的化学式写为：P0.5-199.5wt％Sr2CeO4-0.4wt％Bi2O3-0.1wt％Li2CO3；(a＝0.5,x:y＝4)P0.5-299.5wt％Sr2CeO4-0.3wt％Bi2O3-0.2wt％Li2CO3；(a＝0.5,x:y＝1.5)P0.5-399.5wt％Sr2CeO4-0.2wt％Bi2O3-0.3wt％Li2CO3；(a＝0.5,x:y＝0.67)P0.5-499.5wt％Sr2CeO4-0.1wt％Bi2O3-0.4wt％Li2CO3；(a＝0.5,x:y＝0.25)P1-199wt％Sr2CeO4-0.8wt％Bi2O3-0.2wt％Li2CO3；(a＝1,x:y＝4)P1-299wt％Sr2CeO4-0.6wt％Bi2O3-0.4wt％Li2CO3；(a＝1,x:y＝1.5)P1-399wt％Sr2CeO4-0.4wt％Bi2O3-0.6wt％Li2CO3；(a＝1,x:y＝0.67)P1-499wt％Sr2CeO4-0.2wt％Bi2O3-0.8wt％Li2CO3；(a＝1,x:y＝0.25)P4-196wt％Sr2CeO4-3.2wt％Bi2O3-0.8wt％Li2CO3；(a＝4,x:y＝4)P4-296wt％Sr2CeO4-2.4wt％Bi2O3-1.6wt％Li2CO3；(a＝4,x:y＝1.5)P4-396wt％Sr2CeO4-1.6wt％Bi2O3-2.4wt％Li2CO3；(a＝4,x:y＝0.67)P4-496wt％Sr2CeO4-0.8wt％Bi2O3-3.2wt％Li2CO3；(a＝4,x:y＝0.25)3、制得的P0.5-P4混合粉料按8wt％的质量百分占比加入至质量分数为15％聚乙烯醇溶液中混合均匀，并在120MPa压强下进行压制成型，制备出圆柱状坯体。4、将坯体在875-1100℃条件下烧结4h，制得高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷。对比例按SrCO3:CeO2的摩尔比＝2:1称取原料SrCO3和CeO2粉末，球磨混料4h，在1150℃下预烧4h后，获得纯Sr2CeO4粉料；将纯Sr2CeO4粉料按8wt％的质量百分占比加入至质量分数为15％聚乙烯醇溶液中混合均匀，在120MPa压强下进行压制成型，制备出圆柱状坯体；将坯体在1300-1400℃条件下烧结4h，制得纯Sr2CeO4微波介质陶瓷。性能测试针对无添加的纯Sr2CeO4和本专利技术产品进行微波介电性能测试。测试仪器为安捷伦E5071C网络分析仪，介电常数和Q×f值的测试条件为25℃，9-10GHz，频率温度系数的测试温度范围为25℃-80℃。无添加的纯Sr2CeO4和本专利技术产品的微波介电性能分别如表1和表2所示。表1纯Sr2CeO4在不同烧结温度下的微波介电性能表2P0.5-P4组在不同烧结温度下的微波介电性能从表1、2中的数据可见，向S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料，其特征在于，是在陶瓷基料中掺杂复合助剂，以降低烧结温度至875～1100℃；其中，陶瓷基料的化学式为Sr

【技术特征摘要】
1.一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料，其特征在于，是在陶瓷基料中掺杂复合助剂，以降低烧结温度至875～1100℃；其中，陶瓷基料的化学式为Sr2CeO4，复合助剂的化学式为Li2CO3-Bi2O3；该介质陶瓷材料的化学表达式为：
(100-a)wt％Sr2CeO4+awt％Li2CO3-Bi2O3
其中，0﹤a≤4，Li2CO3:Bi2O3的质量比＝x:y＝0.25～4。


2.权利要求1所述介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按SrCO3:CeO2的摩尔比＝2:1称取原料SrCO3和CeO2粉末，球磨混料4h；在1150℃下预烧4h后，进行二次球磨获得Sr2CeO4陶瓷基料；
(2)按Sr2CeO4与Li2CO3-Bi2O3的质量比为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启龙，周富明，王浩，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33